2021 Fiscal Year Annual Research Report
ヒト3次元軟骨組織モデルによる新規軟骨特異的分子の同定と軟骨分化制御機構の解明
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21H03054
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山下 晃弘 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (00636855)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 骨・軟骨代謝学 / 再生医学 / iPS細胞 / 遺伝子改変 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
関節軟骨は骨端に位置し、円滑な関節運動を担っている。その損傷や老化は変形性関節症(OA)と呼ばれる運動機能障害を引き起こし、QOLが著しく損なわれる。現在有効な治療薬はない。本研究の主たる目的は、新たなOA治療法の開発を目指し、iPS細胞技術を利用したヒト3次元軟骨組織モデルを構築し、網羅的探索にて同定した新規軟骨特異的分子の軟骨分化制御機構を分子レベルで解明することである。初年度である2021年度は候補遺伝子の抽出と研究材料として以下の4つを行なった。
1) iPS細胞技術を利用したヒト3次元軟骨組織モデルの構築：ヒトiPS細胞から効率の良い軟骨細胞および軟骨組織への分化誘導を確立した。そしてヒトiPS細胞由来軟骨に生体を模倣したメカニカルストレス付与を行い、in vitroでのヒト3次元軟骨組織モデルを構築した。
2)新規軟骨特異的分子の候補遺伝子の抽出：bulk-RNAseqによりメカニカルストレスに反応する遺伝子を抽出した。また、他のデータベースとも比較検討し、候補遺伝子中から最重要である遺伝子を抽出した。
3) 遺伝子改変iPS細胞の作製と軟骨組織への分化誘導：CRISPR-Cas9システムを用いて目的の遺伝子をKOしたiPS細胞樹立した。このKO-iPS細胞を分化誘導した結果、組織学的には野生型(WT)と変化は認められなかった。しかし分化誘導過程で成長因子に反応し遺伝子発現が反応することを見出した。今後詳細に解析する予定である。
4) 遺伝子改変マウス(ノックアウト) の作製：KOマウスの作製を開始した。今後、組織学的解析やsingle RNA-seq解析等を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の主たる目的は、新たなOA治療法の開発を目指し、iPS細胞技術を利用したヒト3次元軟骨組織モデルを構築し、網羅的探索にて同定した新規軟骨特異的分子の軟骨分化制御機構を分子レベルで解明することである。この目的の中で初年度である2021年度では1) iPS細胞技術を利用したヒト3次元軟骨組織モデルの構築、2)新規軟骨特異的分子の候補遺伝子の抽出、3) 遺伝子改変iPS細胞の作製、4) 遺伝子改変マウス(ノックアウト) の作製開始、まで進めることが出来た。よっておおむね順調であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の主たる目的は、新たなOA治療法の開発を目指し、iPS細胞技術を利用したヒト3次元軟骨組織モデルを構築し、網羅的探索にて同定した新規軟骨特異的分子の軟骨分化制御機構を分子レベルで解明することである。初年度に１つの候補遺伝子を同定することが出来た。今後は樹立した遺伝子改変iPS細胞由来軟骨の解析とKOマウスの病態解析を行う。その方法として組織学的解析とsingle RNA-seq解析を行い、KOにより起きている遺伝子発現変化を一細胞レベルで網羅的に解析し、軟骨細胞分化の分子機序を解明することを目指す。
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Research Products
(2 results)
